×
06.02.2020
220.017.ff3c

АНТРОПОМОРФНЫЙ МАНИПУЛЯТОР ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА БЕСПИЛОТНОМ ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к антропоморфному манипулятору, используемому в качестве механизма захвата на беспилотном летательном аппарате БПЛА. Манипулятор содержит блок управления, первый П-образный кронштейн, на котором закреплен первый сервопривод, на валу которого первым концом установлен Х-образный кронштейн, на втором конце которого закреплен второй сервопривод, на валу которого установлены плечо манипулятора, локтевой сустав, предплечье, кистевой сустав, запястье и кисть. Локтевой сустав выполнен заодно с плечом и представляет собой второй П-образный кронштейн с закрепленным в нем третьим сервоприводом, на валу которого установлено предплечье. Кистевой сустав выполнен в виде планки, на одном конце которой закреплен третий П-образный кронштейн с закрепленным в нем четвертым сервоприводом, вал которого установлен в четвертом П-образном кронштейне, установленном на валу пятого сервопривода, закрепленного на предплечье, а на втором конце упомянутой планки закреплен шестой сервопривод, на валу которого шарнирно закреплена кисть с пятью подвижными пальцами, выполненная с возможностью захвата предметов. Изобретение обеспечивает возможность его использования совместно с БПЛА для транспортирования небольших грузов, а также для выполнения манипуляций в опасных для человека зонах. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к робототехнике, а именно к захватным головкам, приводимым действие сервомеханизмами, и может быть использовано в качестве механизма захвата высокой степени точности для переноса объектов беспилотными летательными аппаратами.

Из уровня техники известен манипулятор (SU 1546248 A1, МПК B25J 3/04, опубл. 28.02.1990), содержащий основание, ложемент под локоть оператора и рукоятку для кисти, при этом ложемент и рукоятка между собой и основанием кинематически связаны рычажно-шарнирным механизмом с возвратными пружинами, а каждый механизм представляет собой рычаг с двумя взаимно перпендикулярными шарнирами. Ложемент, кроме того, дополнительно соединен с основанием шарнирным параллелограммом.

Недостатком известного технического решения является сложность конструкции в силу избыточного количества звеньев-элементов шарнирно-рычажных механизмов и кинематических пар.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан антропоморфный манипулятор (RU 146552 U1, МПК B25J 3/00, опубл. 10.10.2014). Механизм содержит исполнительное и задающее устройства, выполненные с возможностью закрепления, соответственно, на основании и корпусе оператора, и приборы для замера относительного движения звеньев задающего устройства. Задающее устройство выполнено по схеме, включающей плечо, предплечье и кисть, причем на предплечье размещен ложемент для соединения его с предплечьем оператора, а плечо образовано двумя звеньями с возможностью соединения первого из них с корпусом оператора через универсальный шарнир, а второго - с предплечьем.

Недостатком манипулятора является его низкая технологичность, обусловленная сложностью конструкции механизма, что дополнительно увеличивает вес и стоимость устройства.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка антропоморфного манипулятора, предназначенного для использования в качестве механизма захвата на беспилотном летательном аппарате.

Указанная задача решена тем, что антропоморфный манипулятор содержит первый П-образный кронштейн, выполненный с возможностью закрепления на корпусе беспилотного летательного аппарата (БПЛА), на котором закреплен первый сервопривод, обеспечивающий вращение манипулятора вокруг оси X. На валу первого сервопривода первым концом установлен Х-образный кронштейн, на втором конце которого закреплен второй сервопривод, обеспечивающий вращение манипулятора вокруг оси Y. На валу второго сервопривода установлены подвижные звенья, включающие в себя плечо манипулятора, локтевой сустав, предплечье, кистевой сустав, запястье и кисть. При этом локтевой сустав выполнен заодно с плечом и представляет собой второй П-образный кронштейн с закрепленным в нем третьим сервоприводом, на валу которого установлено предплечье. Кистевой сустав выполнен в виде планки, на одном конце которой закреплен третий П-образный кронштейн с закрепленным в нем четвертым сервоприводом, вал которого установлен в четвертом П-образном кронштейне, установленном на валу пятого сервопривода, закрепленного на предплечье, а на втором конце упомянутой планки закреплен шестой сервопривод, на валу которого шарнирно закреплена кисть, содержащая пять подвижных пальцев, управляемых микросервоприводами, выполненная с возможностью захвата предметов. Дополнительно манипулятор снабжен блоком управления, выполненным на основе микроконтроллера, силовые выходы которого подключены к сервоприводам и микросервоприводам манипулятора.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков антропоморфного манипулятора, является возможность его установки на беспилотные летательные аппараты для транспортирования небольших грузов. Это достигается за счет большого числа степеней свободы подвижных звеньев и пальцев кисти манипулятора. Дополнительным техническим результатом является возможность использования устройства совместно с БПЛА для выполнения манипуляций в опасных для человека зонах.

Конструкция антропоморфного манипулятора поясняется чертежом, где на фигуре показан его внешний вид в изометрии.

Антропоморфный манипулятор устроен следующим образом. Его основой является первый П-образный кронштейн 1, выполненный с возможностью закрепления на корпусе беспилотного летательного аппарата (БПЛА), на котором закреплен первый сервопривод 2, обеспечивающий вращение манипулятора вокруг оси X. На валу первого сервопривода 2 первым концом установлен Х-образный кронштейн 3, на втором конце которого закреплен второй сервопривод 4, обеспечивающий вращение манипулятора вокруг оси Y. На валу второго сервопривода 4 установлены подвижные звенья, включающие в себя плечо манипулятора 5, локтевой сустав 6, предплечье 7, кистевой сустав 8, запястье 9 и кисть 10. При этом локтевой сустав 6 выполнен заодно с плечом 5 и представляет собой второй П-образный кронштейн с закрепленным в нем третьим сервоприводом 11, на валу которого установлено предплечье 7. Кистевой сустав 8 выполнен в виде планки, на одном конце которой закреплен третий П-образный кронштейн 12 с закрепленным в нем четвертым сервоприводом 13, вал которого установлен в четвертом П-образном кронштейне 14, установленном на валу пятого сервопривода 15, закрепленного на предплечье 7, а на втором конце упомянутой планки закреплен шестой сервопривод 16, на валу которого шарнирно закреплена кисть 10, содержащая пять подвижных пальцев 17, управляемых микросервоприводами (на фигурах условно не показаны), выполненная с возможностью захвата предметов.

Плечо 5 и предплечье 7 выполнены в виде пустотелых продуваемых бочкообразных каркасов с использованием ребер жесткости с отверстиями, что обеспечивает нахождение центра тяжести в середине звеньев, кроме того позволяет реализовать конструкцию достаточно легкой с удовлетворительными аэродинамическими характеристиками. Звенья манипулятора могут быть изготовлены, например, из пластика с помощью 3D-печати.

В качестве сервоприводов в сочленениях целесообразно применять двуосные сервоприводы с механизмом саморегуляции для достижения стабильности позиционирования манипулятора под нужным углом (таблица 1).

Микроконтроллер блока управления (на фигуре условно не показан) может быть выполнен на основе микросхемы STM8L152, построенной на высокопроизводительном ядре STM8, и содержит микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода, подключенными к силовым выходам блока управления, и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART, к которому подключен радиомодуль, в качестве которого целесообразно использовать микросхему НС-12.

Антропоморфный манипулятор работает следующим образом. Первоначально манипулятор закрепляют на корпусе беспилотного летательного аппарата с помощью первого П-образного кронштейна 1. Далее подключают блок управления к бортовой электрической сети летательного аппарата, а силовые выходы блока управления соединяют с сервоприводами плеча, предплечья и суставов, а также к микросервоприводам, управляющим пальцами кисти. Рабочую частоту радиомодуля блока управления выбирают в диапазоне от 433,4 до 473,0 МГц, настраивая аналогичным образом командный передатчик беспилотного летательного аппарата.

При выполнении полетного задания, связанного с транспортировкой груза, с помощью радиоканала с наземной станции управления беспилотным летательным аппаратом беспилотному летательному аппарату передают последовательность команд на выполнение маневра снижения над грузом и выполнения его захвата и подъема манипулятором. Командный передатчик ретранслирует полученные команды блоку управления антропоморфного манипулятора, а последний преобразует их в последовательность управляющих импульсов и передает через силовые выходы на сервоприводы и микросервоприводы манипулятора, обеспечивая тем самым надежный захват груза и его подъем.

При достижении беспилотным летательным аппаратом пункта назначения ему передают последовательность команд на выполнение маневра снижения. Аналогично описанному выше командный передатчик ретранслирует полученные команды блоку управления антропоморфного манипулятора, а последний преобразует их в последовательность управляющих импульсов и передает через силовые выходы на сервоприводы и микросервоприводы манипулятора, обеспечивая разжим его звеньев и опускание груза на погрузочно-разгрузочную площадку.


АНТРОПОМОРФНЫЙ МАНИПУЛЯТОР ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА БЕСПИЛОТНОМ ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ
АНТРОПОМОРФНЫЙ МАНИПУЛЯТОР ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА БЕСПИЛОТНОМ ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 59.
20.08.2016
№216.015.4dbc

Способ упрочнения цилиндрических винтовых пружин сжатия

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве пружин из стали. Способ включает операции навивки, закалки, отпуска, дробеструйной обработки и заневоливания пружины, после чего производят наклеп внутренней поверхности пружин с использованием устройства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595175
Дата охранного документа: 20.08.2016
10.08.2016
№216.015.54fd

Планетарная передача

Изобретение относится к машиностроению, а именно к зубчатым механическим передачам. Планетарная передача содержит эксцентриковое водило (1), сателлиты с внешними зубьями (2), неподвижное центральное колесо с внутренними зубьями (3), шарнирные ролики со сферическими поверхностями (4), пальцы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593223
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.5635

Бесконтактная шаровая колесная опора

Изобретение относится к устройствам для перемещения объектов (грузов) преимущественно по горизонтальной поверхности и может быть использовано в качестве подвижной опоры напольного высокоманевренного транспортного средства. Бесконтактная шаровая колесная опора содержит держатель (1), опорный шар...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593222
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5bbe

Способ определения среднего диаметра зерна металлических изделий и устройство для его осуществления

Использование: для определения среднего диаметра зерна металлических изделий посредством ультразвукового излучения. Сущность изобретения заключается в том, что определение среднего диаметра зерна D металла выполняют с использованием градуировочного графика отношения U′ величины структурного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589751
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5c67

Способ изготовления нежесткой детали

Изобретение относится к способам механической обработки деталей, преимущественно малой жесткости и имеющих сложную пространственную форму. Способ заключается в том, что заготовку детали предварительно сканируют, получая ее трехмерную триангуляционную модель, на основании которой рассчитывают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589957
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.66a2

Способ регулирования осевого зазора в подшипниках качения

Изобретение относится к безрезьбовым средствам предотвращения осевых перемещений, в частности, в подшипниках качения. Способ регулирования осевого зазора включает расчет величины компенсации погрешностей, определение числа ступеней компенсатора, состоящего из основного кольца, содержащего не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592020
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.6a9b

Планетарная передача

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зубчатым планетарным передачам. Планетарная передача содержит эксцентриковое водило (1), сателлиты (2), (3), неподвижное центральное колесо (4) и механизм снятия момента с сателлитов, состоящий из ступицы (5), выполненной за одно целое с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593167
Дата охранного документа: 27.07.2016
13.01.2017
№217.015.6ccc

Планетарная передача

Изобретение относится к машиностроению, в частности к высокоскоростным механическим приводам. Планетарная передача содержит эксцентриковый вал, два сателлита с внешними зубьями, входящие во внутреннее зацепление с неподвижным центральным колесом, диск, жестко соединенный с ведомым валом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597329
Дата охранного документа: 10.09.2016
25.08.2017
№217.015.9d5d

Планетарная передача

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тяжелонагруженных механических приводах. Планетарная передача содержит эксцентриковое водило (1), два узких сателлита (2) и один широкий сателлит (3) с отверстиями и бочкообразными зубьями, установленные на сферические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610785
Дата охранного документа: 15.02.2017
25.08.2017
№217.015.a321

Способ повышения кучности автоматической стрельбы короткими очередями

Изобретение относится к индивидуальному автоматическому стрелковому оружию и патронам к нему, а также к специальным способам перезаряжания магазинов, и может быть использовано для повышения кучности стрельбы короткими очередями за счет изменения траектории полета очередной пули в очереди....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607152
Дата охранного документа: 10.01.2017
+ добавить свой РИД